[发明专利]一种基于还原氧化石墨烯的pH传感器及PH值检测方法

摘要

本发明公开了一种基于还原氧化石墨烯（RGO）的pH检测传感器及其制作方法，以及使用该传感器的PH值检测方法。该传感器是直接利用氧化石墨烯（GO）薄片自组装合成氧化石墨烯薄膜，然后在带有二氧化硅（SiO2）/硅（Si）衬底上利用真空镀膜的方法镀上一层银（Ag）或金（Au）作为电极，将之前合成的氧化石墨烯薄膜转移到电极之间，室温下自然风干。再将以上制备的样品放到反应釜中，用氮气排除空气，加热处理还原。随后用PMMA等绝缘聚合物沿还原氧化石墨烯薄膜边缘做出一个沟槽，构成一个完整的器件，可用于检测pH值的变化。

主权项

一种利用基于还原氧化石墨烯的pH传感器的PH值检测方法，其特征在于：第一步：将天然石墨粉用高锰酸钾（KMnO4）、硝酸钠（NaNO3）和98%浓硫酸氧化成氧化石墨，再经过30min超声处理形成氧化石墨烯薄片，然后让氧化石墨烯薄片通过氢键结合自组装形成氧化石墨烯薄膜；第二步：将SiO2/Si硅衬底依次经过丙酮、无水乙醇和去离子水超声清洗后，用氮气吹干，盖上掩膜板，利用磁控溅射在SiO2/Si衬底上溅射一层厚度为200~300纳米的Ag膜；第三步：利用硅片把悬浮在溶液表面的氧化石墨烯薄膜转移到蒸馏水中清洗去杂质，再转移到银电极之间；第四步：将以上制备的样品放入干净的反应釜中，用氮气排除空气，随后将密封的反应釜放到干燥箱中，180℃加热5小时，待其冷却后取出；第五步：将聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）溶于丙酮溶液中，超声成溶胶分散系，将其涂于氧化石墨烯薄膜周围，丙酮挥发后形成沟槽，就构成了完整的pH传感器；第六步：取286.5mg磷酸氢二钠晶体（Na2HPO4·12H2O）和1435.3mg磷酸二氢钠晶体（NaH2PO4·2H2O）溶于50ml蒸馏水中配置成pH=5.8，溶度为0.2mol/L的磷酸盐缓冲溶液；取3391.6mg磷酸氢二钠晶体（Na2HPO4·12H2O）和82.7mg磷酸二氢钠晶体（NaH2PO4·2H2O）溶于50ml蒸馏水中配置成pH=8.0，溶度为0.2mol/L的磷酸盐缓冲溶液；第七步：将传感器连接于半导体参数仪测试平台上，设置偏压为1V，测量电流随着时间的变化曲线；第八步：往聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）形成的沟槽中首先滴加6μL的pH=5.8，溶度为0.2mol/L的磷酸盐缓冲溶液，然后分3次滴加3μL的pH=8.0，溶度为0.2mol/L的磷酸盐缓冲溶液，然后用半导体参数仪测量其电学特性。